EP1299644B1 - Hydrotransformator - Google Patents

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EP1299644B1
EP1299644B1 EP01953814A EP01953814A EP1299644B1 EP 1299644 B1 EP1299644 B1 EP 1299644B1 EP 01953814 A EP01953814 A EP 01953814A EP 01953814 A EP01953814 A EP 01953814A EP 1299644 B1 EP1299644 B1 EP 1299644B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
hydraulic transformer
cam element
accordance
control member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01953814A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1299644A1 (de
Inventor
Rudolf SCHÄFFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1299644A1 publication Critical patent/EP1299644A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1299644B1 publication Critical patent/EP1299644B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26—Control
    • F04B1/28—Control of machines or pumps with stationary cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26—Control
    • F04B1/30—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
    • F04B1/32—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/328—Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the axis of the cylinder barrel relative to the swash plate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic transformer according to The preamble of claim 1.
  • a hydrotransformer is known for example from DE-A-3 913 414.
  • a hydrotransformer is a unit in which an energy flow Q 1 xp 1 is converted into an energy flow Q 2 x p 2 by hydraulic coupling of a hydraulic motor and a pump. In this case, only an amount of hydraulic energy is taken from an existing pressure supply, as required for driving a consumer connected to the pump.
  • Such hydrotransformers can be designed as a radial piston machine or as an axial piston machine.
  • US 3,188,963 shows a swashplate machine running hydrotransformer, wherein in a Rotatable cylinder guided displacer on a fixed Swash plate are supported. The angle of attack the swash plate determines the piston stroke of the displacer. The pressure medium supply and removal takes place via a control disk with four steer, each with a control pair associated with the motor or the pump.
  • the invention is based on the object to provide a hydraulic transformer in which the Setting the gear ratio to simple Way is possible.
  • the hydraulic transformer with a the displacer receiving displacer part, a the Displacer acting in the stroke direction lifting element and one the pressure medium supply to a tank connection, a work connection and a supply connection provided control, wherein one of these Elements by means of a drive is driven circumferentially.
  • the displacer part or the lifting element in such a way in a housing of the hydraulic transformer stored that in consequence of the Free to set reaction forces.
  • the third each Component, i. the non-driven or freely adjustable Component is firmly mounted in the housing.
  • the solution according to the invention allows an extremely simple Setting the gear ratio depending on from the speed of the drive, with operational safety due to self-administration the equilibrium position when switching off the drive significantly increased compared to conventional solutions is.
  • the basic concept according to the invention can be both in axial and radial hydrotransformers realize.
  • the driven, the fixed and the self-adjusting component implemented in the following preferred variants become.
  • displacer receiving displacer part firmly in the Housing stored while the control by means of Driven drive and the lifting part rotatable in the housing is stored. Due to the fixed displacer part are the masses to be accelerated compared to the conventional ones Solution in which the displacer with the associated Rotor must be accelerated much lower, so that a more accurate and faster setting of the Translation ratio with minimized losses is possible.
  • control is fixed and the displacer part rotatably mounted in the housing, while distended by acting on the displacer lifting part is.
  • the displacer part driven while the control is fixed and lifting element are rotatably mounted in the housing.
  • the Hydraulic transformer in axial piston design (swashplate) or executed as a vane machine.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified longitudinal section by a hydraulic transformer 1, in which in a drum 2 along a pitch circle a plurality in the axial direction extending cylinder chambers 4 are formed. In the illustrated embodiment are total 18 cylinder chambers formed in the drum 2.
  • Cylinder space 4 is a piston-shaped displacer 6 out, its piston foot directly or via sliding shoes on an inclined surface 8 of a swash plate 10 supported is.
  • the cylinder chambers 4 open via control openings 12th in the face remote from the swash plate 10 end face 14 of the drum 2.
  • the total of 18 control openings 12 are three control animals 16, 17, 18 associated with a control disk 20, the is mounted sealingly on the end face 14.
  • the three Control 16, 17, 18 are with a supply connection P, a working connection A or a tank connection T connected, which are indicated in Figure 2.
  • either the swash plate 10, the drum 2 or the control mirror 20 a separate Assigned drive over which this device in rotation is displaceable.
  • the drum 2 or the swash plate 10 free adjustable in a housing, not shown Hydrotransformers 1 stored while each third component is fixed in the housing.
  • the drum 2 is rotationally fixed stored in the housing - i.e., with the term "drum” not necessarily a rotatable storage of this Component defined in the housing.
  • the swash plate 10 is rotatable in the housing in this embodiment stored, wherein the rotational angle position in dependence from the on the displacer 6 on the inclined surface. 8 set moments transmitted.
  • This torque is dependent on the pitch circle radius on which the displacers 6 are arranged and of the Pressure at the supply connection (high pressure) and at the Working connection (load pressure) works.
  • the delivery volume is at constant pressure ratio proportional to the speed of the control mirror 20, via the drive control of the drive 22 is adjustable.
  • the hydrotransformer can be at the same drive torque with higher dynamics than an INNAS hydrotransformer operate.
  • the invention is not limited to a driven control mirror 20 with a fixed drum 2 and freely adjustable swash plate 10 - in principle, the other two components, ie, the swash plate 10 or the drum 2 are driven by the drive 22, while the other two components are fixed or rotating in the configuration shown in Table 1 in the housing.
  • FIG. 3 shows a schematic development of the embodiment shown in FIG 1 illustrated hydrotransformer 1, from which the interaction of the individual components best opens, with the relative arrangements of the individual Component during a complete rotation of the control mirror 20 are shown at 360 °.
  • the the lifting movement the displacer 6 predetermining, by the inclined surface 8 defined cam is adjusted due to the Distorted moment equilibrium depending on the Rotation angle position of the control disk 20 and the at the Connections P, A and T are applied automatically.
  • the drum 2 is opposite to the control mirror 20 and the swash plate 10 fixed.
  • the Hydraulic transformer designed in axial piston design.
  • the invention is not on axial piston machines limited but is also in other Verdrängerkalien can be used, for example in radial piston machines, Cycloidal gears, vane machines etc.
  • FIGs 4 and 5 show highly simplified sections by a second embodiment of a hydraulic transformer 1, which performed in vane-type construction is.
  • a vane cell unit has a rotatably mounted rotor 28, the circumference with radial recesses is provided, in which radially displaceable Wing 30 are guided.
  • the radially out of the rotor 28th projecting end portions of the wings 30 are at one to the eccentricity e with respect to the rotor 28 offset Hubring 32 are supported.
  • the cam ring 32 surrounds the rotor 28 with the wings 30.
  • Verdrängerippo 34 By two adjacent wings 30 and the facing each other peripheral walls of the cam ring 32 and of the rotor 28 are defined Verdrängersammlung 34, the on the one hand by a control mirror 36 and on the other hand, by a front plate, not shown are limited.
  • the control mirror 36 has similar to the above-described embodiment three control 16, 17, and 18 the tank connection T, the working connection A and the supply terminal P are assigned. About these taxes can be the aforementioned Displacement 34 thus depending on the relative position of Components with the supply connection, the working connection or connect to the tank connection.
  • Figure 4 shows an equilibrium position, which is then sets when the pressure at the supply terminal P is approximately equal to the pressure at the consumer port A.
  • the Both control rods 17 and 18 are then symmetrical to which includes the two dead center positions of the wings 30 Symmetryeachse 38 arranged.
  • Essential in the invention is that one of the Pressure translation determining components, i. the displacer part (Rotor 28, drum 2), the lifting element (lifting ring 32, swash plate 10) or the control (Control mirror 20, 36) are driven speed controlled, while - depending on the driven component - the displacer part or the lifting element mounted freely adjustable while the third, remaining component is stuck in Housing is added.
  • Disclosed is a hydraulic transformer, wherein in a Displacement part led a variety of displacers is.
  • the stroke of the displacer is via a lifting element determines, with the pressure medium supply and discharge over a control with at least three control grooves controlled is.
  • either the displacer part or the lifting element or the control drivable, while - depending on the driven component - the lifting element or the displacer part freely adjustable, and the third, remaining device fixed to the housing is included.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrotransformator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Hydrotransformator ist beispielsweise aus der DE-A-3 913 414 bekannt.
Ein Hydrotransformator ist eine Einheit, bei der durch hydraulische Kopplung eines Hydromotors und einer Pumpe ein Energiestrom Q1 x p1 in einen Energiestrom Q2 x p2 umgewandelt wird. Dabei wird einer vorhandenen Druckversorgung nur so viel hydraulische Energie entnommen, wie zum Antrieb eines an die Pumpe angeschlossenen Verbrauchers erforderlich ist. Derartige Hydrotransformatoren können als Radialkolbenmaschine oder als Axialkolbenmaschine ausgeführt sein.
Die US 3,188,963 zeigt einen als Schrägscheibenmaschine ausgeführten Hydrotransformator, bei dem in einem drehbaren Zylinder geführte Verdränger an einer feststehenden Schrägscheibe abgestützt sind. Der Anstellwinkel der Schrägscheibe bestimmt den Kolbenhub der Verdränger. Die Druckmittelzufuhr und -abfuhr erfolgt über eine Steuerscheibe mit vier Steuernieren, wobei jeweils ein Steuernierenpaar dem Motor bzw. der Pumpe zugeordnet ist.
In der US 3,079,864 ist ein Hydrotransformator in Flügelzellenbauweise offenbart. Bei dieser Lösung sind eine Vielzahl von in Radialrichtung verschiebbaren Verdrängern in einem Rotor gelagert und gegen einen Hubring vorgespannt. Die Druckmittelzu- und abfuhr erfolgt ähnlich wie bei der vorbeschriebenen Lösung über eine stirnseitig angeordnete Steuerscheibe.
Aus der WO 97/31185 A1 und der Druckschrift "Ein neuer alter Bekannter - der Hydrotransformator", Siegfried Rotthäuser, Peter Achten; O+P "Ölhydraulik und Pneumatik" 42 (1998) Nr. 6; S. 374 ff. ist der sogenannte INNAS-Hydrotransformator bekannt, bei dem das Übersetzungsverhältnis, d.h. das Verhältnis zwischen dem Versorgungsdruck und dem Lastdruck des Verbrauchers veränderbar ist. Hierzu ist die Steuerscheibe mit drei Steuernieren versehen, deren Relativposition zu den Totpunktlagen der Verdränger durch Verdrehen der Steuerscheibe gegenüber der Schrägscheibe der Axialkolbenmaschine veränderbar ist. Durch die Verstellung der Steuerscheibe wird das Momentengleichgewicht über der Schrägscheibe verändert. Zum Herunterfahren des Hydrotransformators muß die Steuerscheibe in eine Neutralposition gebracht werden, in der die Summe der auf die Schrägscheibe wirkenden Momente gleich Null ist. Die Regelung zur exakten Einstellung der für ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis erforderlichen Drehwinkelposition der Steuerscheibe ist vergleichsweise aufwendig.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hydrotransformator zu schaffen, bei dem die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses auf einfache Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Hydrotransformator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist der Hydrotransformator mit einem die Verdränger aufnehmenden Verdrängerteil, einem die Verdränger in Hubrichtung beaufschlagenden Hubelement und einem die Druckmittelversorgung zu einem Tankanschluß, einem Arbeitsanschluß und einem Versorgungsanschluß steuernden Steuerelement versehen, wobei eines dieser Elemente mittels eines Antriebs umlaufend antreibbar ist. Je nach angetriebenen Bauelement ist das Verdrängerteil oder das Hubelement derart in einem Gehäuse des Hydrotransformators gelagert, daß es sich in Folge der Reaktionskräfte frei einstellen kann. Das jeweils dritte Bauelement, d.h. das nicht angetriebene oder frei einstellbares Bauelement ist fest im Gehäuse gelagert.
Durch den Antrieb eines der Bauelemente wird das Übersetzungsverhältnis im wesentlichen durch die Drehzahl des Antriebs bestimmt, so daß der einstellbare Druck am Verbraucher somit eine Funktion der Drehzahl des angetriebenen Bauelementes und des zur Verfügung stehenden Versorgungsdruckes ist. Beim Abschalten des Antriebes nimmt der erfindungsgemäße Hydrotransformator aufgrund der freien Bewegbarkeit des zweiten Bauelementes sofort eine vom Versorgungsdruck und vom Lastdruck abhängige Gleichgewichtsposition ein, in der keine Drehmomente wirksam sind - der Hydrotransformator wird selbsttätig zurückgefahren, ohne daß einer komplexen Regelung wie beim INNAS-Hydrotransformator bedarf.
Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine äußerst einfache Einstellung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebes, wobei die Betriebssicherheit aufgrund des selbsttätigen Einnehmens der Gleichgewichtsposition beim Abschalten des Antriebs gegenüber den herkömmlichen Lösungen wesentlich erhöht ist.
Durch eine Drehzahlregelung des Antriebs können die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse auf äußerst einfache Weise eingestellt werden. Bei konstantem Druckverhältnis ist dabei die Fördermenge des Hydrotransformators proportional zur eingestellten Drehzahl.
Das erfindungsgemäße Grundkonzept läßt sich sowohl bei Hydrotransformatoren in Axial- und in Radialbauweise realisieren.
Je nach Anforderungen können das angetriebene, das feststehende und das sich selbsttätig einstellende Bauelement in folgenden bevorzugten Varianten realisiert werden.
Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das die Verdränger aufnehmende Verdrängerteil fest im Gehäuse gelagert, während das Steuerelement mittels des Antriebs antreibbar und das Hubteil drehbar im Gehäuse gelagert ist. Aufgrund des feststehenden Verdrängerteils sind die zu beschleunigenden Massen gegenüber der herkömmlichen Lösung, bei der die Verdränger mit dem zugehörigen Rotor beschleunigt werden müssen wesentlich geringer, so daß eine exaktere und schnellere Einstellung des Übersetzungsverhältnisses bei minimierten Verlusten möglich ist.
Bei einer zweiten Variante ist das Steuerelement fest und das Verdrängerteil drehbar im Gehäuse gelagert, während das auf die Verdränger wirkende Hubteil aufgetrieben ist.
Bei einer dritten Alternative wird das Verdrängerteil angetrieben, während das Steuerelement fest und Hubelement drehbar im Gehäuse gelagert sind.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Hydrotransformator in Axialkolbenbauweise (Schrägscheibe) oder als Flügelzellenmaschine ausgeführt.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Figuren 1 und 2 Prinzipschnitte durch einen erfindungsgemäßen Hydrotransformator in Axialkolbenbauweise;
  • Figur 3 eine Abwicklung des Hydrotransformators aus Figur 1 zur Erläuterung der Funktionsweise und
  • Figuren 4, 5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrotransformators als Flügelzellenmaschine in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
    • In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrotransformators 1 dargestellt, der in Axialkolbenbauweise ausgeführt ist. Figur 1 zeigt einen stark vereinfachten Längsschnitt durch einen Hydrotransformator 1, bei dem in einer Trommel 2 entlang eines Teilkreises eine Vielzahl in Axialrichtung verlaufenden Zylinderräume 4 ausgebildet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 18 Zylinderräume in der Trommel 2 ausgebildet. In jeden Zylinderraum 4 ist ein kolbenförmiger Verdränger 6 geführt, dessen Kolbenfuß direkt oder über Gleitschuhe auf einer Schrägfläche 8 einer Schrägscheibe 10 abgestützt ist. Die Zylinderräume 4 münden über Steueröffnungen 12 in der von der Schrägscheibe 10 abgewandten Stirnfläche 14 der Trommel 2.
    Den insgesamt 18 Steueröffnungen 12 sind drei Steuernieren 16, 17, 18 einer Steuerscheibe 20 zugeordnet, die dichtend auf der Stirnfläche 14 gelagert ist. Die drei Steuernieren 16, 17, 18 sind mit einem Versorgungsanschluß P, einem Arbeitsanschluß A bzw. einem Tankanschluß T verbunden, die in Figur 2 angedeutet sind.
    Erfindungsgemäß ist entweder der Schrägscheibe 10, der Trommel 2 oder dem Steuerspiegel 20 ein eigener Antrieb zugeordnet, über den dieses Bauelement in Drehung versetzbar ist. Je nach angetriebenem Bauelement sind entweder die Trommel 2 oder die Schrägscheibe 10 frei einstellbar in einem nicht dargestellten Gehäuse des Hydrotransformators 1 gelagert, während das jeweils dritte Bauelement im Gehäuse festgelegt ist.
    Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß der Steuerspiegel 20 über einen eigenen Antrieb 22 mit Drehzahlregelung antreibbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Trommel 2 drehfest im Gehäuse gelagert - d.h., mit dem Begriff "Trommel" ist nicht notwendigerweise eine drehbare Lagerung dieses Bauelementes im Gehäuse definiert. Die Schrägscheibe 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel drehbar im Gehäuse gelagert, wobei sich die Drehwinkelposition in Abhängigkeit von den über die Verdränger 6 auf die Schrägfläche 8 übertragenen Momente einstellt.
    Dieses Drehmoment ist abhängig von dem Teilkreisradius auf dem die Verdränger 6 angeordnet sind und von dem Druck der am Versorgungsanschluß (Hochdruck) und am Arbeitsanschluß (Lastdruck) wirkt. Das Fördervolumen ist bei konstantem Druckverhältnis proportional zu der Drehzahl des Steuerspiegels 20, die über die Antriebsregelung des Antriebs 22 einstellbar ist.
    Bei abgeschaltetem Antrieb 22 nimmt die Schrägscheibe 10 selbsttätig eine Gleichgewichtsposition ein, in der die Summe der auf sie wirkenden Momente gleich Null ist - der Hydrotransformator wird dadurch beispielsweise bei einem Stromausfall auf Null zurückgefahren, so daß keine Druckmittelzufuhr zum Arbeitsanschluß erfolgt. Dies ist ein erheblicher Sicherheitsvorteil des erfindungsgemäßen Hydrotransformators.
    Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die vergleichsweise schwere Trommel 2 mit den Verdrängern 6 nicht rotiert, sind die bewegten Massen gegenüber herkömmlichen Lösungen mit rotierender Trommel relativ gering, so daß ein höheres Drehzahlniveau einstellbar ist.
    Der Hydrotransformator läßt sich bei gleichem Antriebsmoment mit höherer Dynamik als ein INNAS-Hydrotransformator betreiben.
    Wie in der Beschreibungseinleitung erwähnt, ist die Erfindung keinesfalls auf einen angetriebenen Steuerspiegel 20 mit feststehender Trommel 2 und frei einstellbarer Schrägscheibe 10 beschränkt - prinzipiell können auch die beiden anderen Bauelemente, d.h., die Schrägscheibe 10 oder die Trommel 2 über den Antrieb 22 angetrieben werden, während die beiden anderen Bauelemente feststehend oder drehend in der Konfiguration gemäß Tabelle 1 im Gehäuse angeordnet sind.
    FUNKTION/VARIANTE angetrieben drehbar fest
    1 Steuerspiegel Schrägscheibe Trommel
    2 Trommel Schrägscheibe Steuerspiegel
    3 Schrägscheibe Trommel Steuerspiegel
    Gemäß Tabelle 1 sind somit sämtliche Kombinationen mit Ausnahme derjenigen Kombination, bei der der Steuerspiegel frei drehbar oder die Schrägscheibe fest im Gehäuse gelagert ist realisierbar. Dabei werden durch den Begriff "Schrägscheibe" auch die Axialkolbenbauweisen mit einer Taumelscheibe oder Schrägachse abgedeckt.
    Figur 3 zeigt eine schematische Abwicklung des in Figur 1 dargestellten Hydrotransformators 1, aus der sich das Zusammenwirken der einzelnen Bauelemente am besten erschließt, wobei die Relativanordnungen der einzelnen Bauelement während einer vollständigen Drehung des Steuerspiegels 20 um 360 ° dargestellt sind. Die die Hubbewegung der Verdränger 6 vorgebende, durch die Schrägfläche 8 definierte Steuerkurve verstellt sich aufgrund des gestörten Momentengleichgewichtes in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition der Steuerscheibe 20 und den an den Anschlüssen P, A und T anliegenden Drücken selbsttätig. Die Trommel 2 steht gegenüber dem Steuerspiegel 20 und der Schrägscheibe 10 fest.
    Bei abgeschaltetem Antrieb 22, d.h. bei stehendem Steuerspiegel 20 stellt sich die Schrägscheibe 10 mit der als Steuerkurve wirkenden Schrägfläche 8 aufgrund der einwirkenden Momente derart ein, daß das auf die Schrägscheibe 10 wirkende Drehmoment gleich Null ist. Die in Figur 3 dargestellte Gleichgewichtsposition stellt sich dann ein, wenn am Versorgungsanschluß etwa der gleiche Druck wie am Arbeitsanschluß (Lastdruck) herrscht. Bei einem vernachlässigbaren Lastdruck am Arbeitsanschluß A wird sich die Schrägscheibe 10 aus der Darstellung gemäß Figur 3 nach links verschieben, bis die über die Steuerniere 18 mit Hochdruck beaufschlagten Verdränger 6 in dem Tal der durch die Schrägfläche 8 gebildeten Steuerkurve angeordnet sind.
    Bei einem Antrieb der Steuerscheibe 20 in Pfeilrichtung werden die mit dem Versorgungsanschluß P in Wirkverbindung stehenden Verdrängerräume 6 aufeinanderfolgend mit dem Versorgungsdruck beaufschlagt, so daß die Schrägscheibe 10 aufgrund der in Horizontalrichtung wirksamen Druckkraftkomponente FH in nach links bewegt wird.
    Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Hydrotransformator in Axialkolbenbauweise ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Axialkolbenmaschinen beschränkt sondern ist auch bei anderen Verdrängerprinzipien einsetzbar, beispielsweise bei Radialkolbenmaschinen, Zykloidenverzahnungen, Flügelzellenmaschinen etc..
    Die Figuren 4 und 5 zeigen stark vereinfachte Schnitte durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hydrotransformators 1, der in Flügelzellenbauweise ausgeführt ist. Eine derartige Flügelzelleneinheit hat einen drehbar gelagerten Rotor 28, der umfangsseitig mit Radialausnehmungen versehen ist, in denen radial verschiebbare Flügel 30 geführt sind. Die radial aus dem Rotor 28 vorstehenden Endabschnitte der Flügel 30 sind an einem um das Exzentrizitätsmaß e gegenüber dem Rotor 28 versetzten Hubring 32 abgestützt sind. Gemäß der Darstellung in den Figuren 4 und 5 umgreift der Hubring 32 den Rotor 28 mit den Flügeln 30. Durch zwei benachbarte Flügel 30 und die einander zuweisenden Umfangswandungen des Hubrings 32 und des Rotors 28 sind Verdrängerräume 34 definiert, die stirnseitig einerseits von einem Steuerspiegel 36 und andererseits von einer nicht dargestellten Stirnplatte begrenzt sind. Der Steuerspiegel 36 hat ähnlich wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel drei Steuernieren 16, 17, und 18 die den Tankanschluß T, dem Arbeitsanschluß A bzw. dem Versorgungsanschluß P zugeordnet sind. Über diese Steuernieren lassen sich die vorgenannten Verdrängerräume 34 somit je nach Relativposition der Bauteile mit dem Versorgungsanschluß, dem Arbeitsanschluß oder dem Tankanschluß verbinden.
    Bei dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Rotor 28 mit den Flügeln 30 praktisch der Trommel 2 mit den Verdrängern 6, der Hubring 32 entspricht der Schrägscheibe 10. Der den stirnseitigen Abschluß bildende Steuerspiegel 36 mit den Steuernieren 16, 17, 18 ist hinsichtlich der Funktion praktisch identisch mit dem Steuerspiegel 20 aus den Figuren 1 bis 3. Mit diesen Zuordnungen lassen sich die Varianten gemäß Tabelle 1 auch auf Flügelzelleneinheiten übertragen.
    Bei dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuerspiegel 36 mit den Steuernieren 16, 17, 18 feststehend im nicht dargestellten Gehäuse des Hydrotransformators 1 gelagert, während der Rotor 28 mit den Flügeln 30 über einen Antrieb mit Drehzahlregelung antreibbar ist. Alternativ kann auch der "Rotor" fest im Gehäuse gelagert sein. Der Hubring 32 ist derart im Gehäuse gelagert, daß er sich in Abhängigkeit von den Reaktionskräften in einer bestimmten Drehwinkelposition mit Bezug zum Rotor 28 ausrichten kann. D.h., diese freie Einstellbarkeit umfaßt im wesentlichen die Einstellung durch eine Taumelbewegung des Hubrings 32.
    Figur 4 zeigt eine Gleichgewichtsposition, die sich dann einstellt, wenn der Druck am Versorgungsanschluß P etwa gleich dem Druck am Verbraucheranschluß A ist. Die beiden Steuernieren 17 und 18 sind dann symmetrisch zu der die beiden Totpunktlagen der Flügel 30 beinhaltenden Symmetrieachse 38 angeordnet.
    Wenn der Lastdruck am Arbeitsanschluß A etwa gleich dem Druck am Tankanschluß T ist, so stellt sich die in Figur 5 dargestellte Gleichgewichtsposition ein, in der die mit dem Versorgungsanschluß P verbundene Steuerniere 18 symmetrisch zu der die Totpunktlagen definierenden Symmetrieachse 38 angeordnet ist.
    Beim Antrieb des Rotors 28 über den drehzahlgeregelten Antrieb wird in gleicher Weise wie beim eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel das auf den Hubring wirkende Momentengleichgewicht gestört, so daß dieser in Abhängigkeit von dem Druckverhältnis am Arbeitsanschluß A und am Verbraucheranschluß P in Richtung seiner neuen Gleichgewichtslage verdreht wird. Aufgrund der umlaufenden Bewegung des Rotors 28 führt auch der Hubring 32 eine Taumelbewegung durch. Bei konstantem Übersetzungsverhältnis zwischen Versorgungsanschluß P und Arbeitsanschluß A ist der Förderstrom proportional zur Drehzahl des Rotors 28. In Entsprechung zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel könnte man alternativ auch den Hubring 32 oder den Steuerspiegel 36 antreiben, wobei das sich in Richtung zur Gleichgewichtslage frei einstellende Bauelement stets entweder der Rotor 28 oder der Hubring 32 sein muß. Im übrigen entspricht die Funktion des in den Figuren 4 und 5 dargestellten Hydrotransformators demjenigen aus den Figuren 1 bis 3, so daß auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.
    Wesentlich bei der Erfindung ist, daß eines der die Druckübersetzung bestimmenden Bauteile, d.h. das Verdrängerteil (Rotor 28, Trommel 2), das Hubelement (Hubring 32, Schrägscheibe 10) oder das Steuerelement (Steuerspiegel 20, 36) drehzahlgeregelt antreibbar sind, während - je nach angetriebenem Bauelement - das Verdrängerteil oder das Hubelement frei einstellbar gelagert ist, während das dritte, verbleibende Bauelement fest im Gehäuse aufgenommen ist.
    Offenbart ist ein Hydrotransformator, bei dem in einem Verdrängerteil eine Vielzahl von Verdrängern geführt ist. Der Hub der Verdränger wird über ein Hubelement bestimmt, wobei die Druckmittelzufuhr und -abfuhr über ein Steuerelement mit zumindest drei Steuernuten gesteuert ist. Erfindungsgemäß ist entweder das Verdrängerteil oder das Hubelement oder das Steuerelement antreibbar, während - je nach angetriebenem Bauelement - das Hubelement bzw. das Verdrängerteil frei einstellbar gelagert, und das dritte, verbleibende Bauelement gehäusefest aufgenommen ist.
    Bezugszeichenliste
    1
    Hydrotransformator
    2
    Trommel
    4
    Zylinderbohrung
    6
    Verdränger
    10
    Schrägscheibe
    12
    Steueröffnung
    14
    Stirnfläche
    16
    Steuerniere
    17
    Steuerniere
    18
    Steuerniere
    20
    Steuerspiegel
    22
    Antrieb
    28
    Rotor
    30
    Flügel
    32
    Hubring
    34
    Verdrängerraum
    36
    Steuerspiegel
    38
    Symmetrieachse

    Claims (7)

    1. Hydrotransformator mit einer Vielzahl von in einem Verdrängerteil (2, 28) geführten, ein volumenveränderliches Verdrängervolumen begrenzenden Verdrängern (6, 30), die an einem Hubelement (10, 32) abgestützt sind, wobei die Druckmittelzufuhr und -abfuhr über ein Steuerelement (20, 36) mit zumindest drei Steuernieren (16, 17, 18) steuerbar ist, die mit einem Arbeitsanschluß (A), einem Versorgungsanschluß (P) bzw. einem Tankanschluß (T) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Bauelementen Verdrängerteil (2, 28), Hubelement (10, 32) und Steuerelement (20, 36) jeweils eines mittels eines Antriebs (22) umlaufend antreibbar ist, während das zweite Bauelement, ausgenommen das Steuerelement (20, 36), in Folge der Reaktionskräfte drehbar und das dritte Bauelement, ausgenommen das Hubelement (10, 32), fest in einem Gehäuse des Hydrotransformators (1) gelagert ist.
    2. Hydrotransformator nach Patentanspruch 1, wobei das Verdrängerteil (2, 28) fest und das Hubelement (10, 32) drehbar gelagert ist sowie das Steuerelement (20, 36) angetrieben ist.
    3. Hydrotransformator nach Patentanspruch 1, wobei das Steuerelement (20, 36) fest und das Verdrängerteil (2, 28) drehbar gelagert ist sowie das Hubelement (10, 32) angetrieben ist.
    4. Hydrotransformator nach Patentanspruch 1, wobei das Steuerelement (20, 36) fest und das Hubelement (10, 32) drehbar gelagert ist sowie das Verdrängerteil (2, 28) angetrieben ist.
    5. Hydrotransformator nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dem Antrieb (22) eine Drehzahlregelung zugeordnet ist.
    6. Hydrotransformator nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieser in Axialkolbenbauweise ausgeführt ist und das Steuerelement einen Steuerspiegel (20), das Hubelement eine Schräg- oder Taumelscheibe (10) und das Verdrängerteil eine Trommel (2) mit Verdrängern (6) ist.
    7. Hydrotransformator nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei dieser als Flügelzelleneinheit ausgeführt ist und das Steuerelement ein Steuerspiegel (36), das Verdrängerteil, ein Rotor (28) mit radial geführten Flügeln (30) und das Hubelement ein Hubring (32) ist.
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